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数字通信原理

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数字通信原理. 主讲 : 李晓红. 13626358380. [email protected] 教学网站: www.tx.lctu.cn. 参考书目. 樊昌信, 《 通信原理 》 ,国防工业出版社 数字通信-基础与应用,电子工业出版社, 2002 李文海, 《 数字通信技术 》 ,人民邮电出版社, 1991. 课程特点. 是一门重要的专业核心课,也是一门概念、原理、理论较强的课程 主要学习和掌握数字通信原理的基本知识、基本原理、基本概念,基本技术为后续专业课程的学习打基础。. 第一章 数字通信简述.

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数字通信原理

主讲:李晓红

13626358380

[email protected]

教学网站:www.tx.lctu.cn

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参考书目
  • 樊昌信,《通信原理》,国防工业出版社
  • 数字通信-基础与应用,电子工业出版社,2002
  • 李文海,《数字通信技术》,人民邮电出版社,1991

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课程特点

是一门重要的专业核心课,也是一门概念、原理、理论较强的课程

主要学习和掌握数字通信原理的基本知识、基本原理、基本概念,基本技术为后续专业课程的学习打基础。

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第一章 数字通信简述
  • 1. 1模拟通信和数字通信

信道中传输的信号为模拟信号

模拟通信

信道中传输的信号不同

数字通信

信道中传输的信号为数字信号

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调制器

发信者

非电/电转换器

信道

解调器

非电/电转换器

信宿

噪声源

  • 1.模拟通信系统模型:

AM,DSB,SSBVSB,FM,PM

  • 模拟通信系统举例

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2.模拟通信的多路复用:

频分复用:(时域混叠,频域分离)

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1.2数字通信和数据通信
  • 1.数字通信 (Digital Communication ):

指信源发出的和信宿接收的是模拟信号,而信道传输的是数字信号的通信系统。

数字信号的形式传输模拟信号的系统

广播电视,数字电话,网络上语音聊天,视频聊天

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2.数据通信(Data Communication):

指信源、信宿处理的都是数字信号,而传输信道既可以是数字信道也可以是模拟信道的通信过程(方式)。

数据通信主要指计算机(或数字终端)之间的通信。

计算机与计算机之间的通信,收发电子邮件等等

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数据通信具有三个特征:

①它是机器(计算机)对机器(终端设备)的通信,或者是人对机器的通信;

②它传输处理离散的数字数据,而不是连续的模拟信号;

③它的通信速度很高,可以传输和处理大量的数据。

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同步

  • 1.系统模型
  • 1.3数字通信系统

PCM,ADPCM,

DM,SBC等

PDH,SDH

如光通信中的光再生中继器,微波通信中的中继站,卫星通信中卫星上的转发器

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2.多路复用

频域重叠,时域分割

1).复用方法

时分复用 TDM

码分复用 CDM:

用正交码组调制数字信号的方法

频域重叠,时域重叠

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同步复用,异步复用

2)复用方式:

  • 3.数字通信的主要特点

1). 抗干扰能力强,无噪声积累

  在数字通信中,由于数字信号的幅度值为有限个数的离散值(通常取两个幅值),在传输过程中受到噪声干扰虽然也要叠加噪声,但当信噪比还没有恶化到一定程度时,即在适当的距离,采用再生的方法即可消除噪声干扰,将信号再生成原发送的信号,如下图所示。

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2).灵活性强适应各种业务要求

各种消息(电报、电话、图像和数据等)均可变为统一的数字信号进行传输。

3).便于与计算机连接

数字信号大都采用二元信号,因此可以方便地与计算机接口。

4).易于加密

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5).设备便于集成化、微型化

由于数字通信系统中大部分电路都是由数字电路来实现的,微电子技术的发展可使数字通信便于用大规模和超大规模集成电路来实现。

YKPCM30 PCM基群复接设备

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6).占用频带宽

一路数字电话频带一般为64kHz,而一路模拟电话所占频带仅为4kHz,前者是后者的16倍。

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每秒钟所传输的信息量

单位:比特每秒

单位时间内所传输码元的数目

4.通信系统的主要性能指标:

1) 有效性指标

信息传输速率

频带利用率

符号传输速率

2) 可靠性指标

误码率

抖动

信号抖动是指数字信号码相对于标准位置的随机偏移

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最早的有线电报

1.4数字通信的发展概况

1844年5月24日,莫尔斯从华盛顿到巴尔的摩拍发人类历史上的第一份电报。在座无虚席的国会大厦里,莫尔斯用激动得有些颤抖的双手,操纵着他倾十余年心血研制成功的电报机, 发出了:“上帝创造了何等奇迹!”一语。

莫尔斯发出第一封

电报设备的复制品

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最早的有线电话

1875年6月2日,美国人亚力山大.格雷厄姆.贝尔(Bell,Alekander Graham)发明了电话。至今美国波士顿法院路109号的门口,仍钉着块镌有:1875年6月2日电话诞生在这里的铜牌。

1876年2月14日,贝尔申请了那个著名的他和沃森一直研究着的装置——电话的专利。同一天另一个发明家格雷(1835-1901)也向美国专利局递交了相似设备的专利申请书,只因比贝尔晚了几个小时而痛失电话发明权。

贝尔获得电话

的专利证书

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贝尔于1875年制成上图电话的原型。这个装置由一圈电线、一个磁臂和一块张紧薄膜组成。声音震动薄膜,再振动磁臂。磁石的移动令线圈产生波动的电流。这个电讯号可利用线路另一端的相同装置再转换回声音。贝尔于1875年制成上图电话的原型。这个装置由一圈电线、一个磁臂和一块张紧薄膜组成。声音震动薄膜,再振动磁臂。磁石的移动令线圈产生波动的电流。这个电讯号可利用线路另一端的相同装置再转换回声音。

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电磁波的发现

1887年3月21日,德国物理学家赫兹(Hertz)在实验中发现,电火花的能量能够越过空间传到远处。这是人类历史上第一次证实了电磁波的存在。但赫兹断然否认选用电磁波进行通信的可能性。他认为如要利用电磁波进行通信的话,需要有一面面积与欧洲大陆相当的巨型反射镜。

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最早的无线通信

1895年5月7日,36岁的波波夫在彼德堡的俄国物理化学会的物理分会上,宣读了关于“金属屑与电振荡的关系”的论文,并当众展示了他发明的无线电接收机。当他的助手在大厅的另一端接通火花式电波发生器时,波波夫的无线电接收机便响起铃来;断开电波发生器,铃声立即中止。几十年后,为了纪念波波夫在这一天的划时代创举,当时的苏联政府便把5月7日定为“无线电发明日”。

波波夫实验用的无线电接收机

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通信的发展趋势
  • 数字化
  • 全球化
  • 大容量
  • 移动和个人化

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从有线到无线,正走向随时随地,上网无线!

个人通信:5W

  • Whenever无论何时
  • Wherever无论何地
  • Whoever无论是谁
  • Whatever无论什么内容
  • Whomever能找到对方

多媒体:语音、数字、视频、音乐

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1.5 标准化组织
  • 标准化组织的工作目的:制定相同的体系结构和统一的接口标准,以使不同国家、不同厂家的产品能够互通。
  • 几个重要的标准化组织
    • 国际标准化组织ISO (International Standard Organization):世界上最大的国际标准化专门机构。

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几个重要的标准化组织
    • 国际电信联盟ITU
    • 国际电信联盟—电信标准部ITU-T(前身是CCITT)
    • 电气与电子工程师协会IEEE
    • 欧洲计算机制造商协会ECMA
    • 美国国家标准学会ANSl
    • 电子工业协会EIA

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